¿Serán factibles los músculos artificiales fuertes y de cambio rápido? — Ciencia diaria

En la película de acción estadounidense «Pacific Rim», robots gigantes llamados «Jaegers» luchan contra monstruos desconocidos para salvar a la humanidad. Estos robots están equipados con músculos artificiales que imitan cuerpos vivos reales y derrotan a los monstruos con poder y velocidad. Recientemente se están realizando investigaciones para equipar robots reales con músculos artificiales como los que se muestran en la película. Sin embargo, la fuerza poderosa y la alta velocidad de los músculos artificiales no se pueden actualizar ya que la resistencia mecánica (fuerza) y la conductividad (velocidad) del electrolito de polímero, los materiales clave que impulsan el actuador, tienen características contradictorias.

Un equipo de investigación de POSTECH dirigido por el profesor Moon Jeong Park, el profesor Chang Yun Son y el profesor de investigación Rui-Yang Wang del Departamento de Química ha desarrollado un nuevo concepto de electrolito polimérico con diferentes grupos funcionales ubicados a una distancia de 2Å. Este electrolito de polímero es capaz de interacciones tanto iónicas como de enlaces de hidrógeno, lo que abre la posibilidad de resolver estas contradicciones. Los resultados de este estudio han sido publicados recientemente en la revista académica internacional Materiales avanzados.

Los músculos artificiales se utilizan para hacer que los robots muevan sus extremidades de forma natural como lo hacen los humanos. Para impulsar estos músculos artificiales, se requiere un actuador que presente una transformación mecánica en condiciones de bajo voltaje. Sin embargo, debido a la naturaleza del electrolito de polímero utilizado en el actuador, la fuerza y ​​la velocidad no se pudieron lograr simultáneamente porque el aumento de la fuerza muscular ralentiza la velocidad de conmutación y el aumento de la velocidad reduce la fuerza.

Para superar las limitaciones presentadas hasta el momento, la investigación introdujo el concepto innovador de polímero bifuncional. Mediante la formación de un canal iónico unidimensional de varios nanómetros de ancho dentro de la matriz de polímero, que es dura como el vidrio, se logró un electrolito de polímero superiónico con alta conductividad iónica y resistencia mecánica.

Los hallazgos de este estudio tienen el potencial de crear innovaciones en robótica blanda y tecnología portátil, ya que pueden aplicarse al desarrollo de un músculo artificial sin precedentes que conecta una batería portátil (1,5 V), produce una conmutación rápida de varios milisegundos (milésimas de segundo ), y gran fortaleza. Además, se espera que estos resultados se apliquen en dispositivos electroquímicos de estado sólido de próxima generación y baterías de metal de litio altamente estables.

Este estudio se realizó con el apoyo de Samsung Science and Technology Foundation.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionado por Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH). Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.

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